論混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題

張俞濤

摘 要：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題日益引起人們的重視，它的影響因素繁雜不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)的外界環(huán)境、結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量還涉及建筑材料的選用和結(jié)構(gòu)的設(shè)計構(gòu)造。本文通過列舉幾個常見的耐久性影響因素，深入的介紹其作用機理并提出相應(yīng)的解決措施。詣在讓人們更深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

關(guān)鍵詞：耐久性；影響因素；機理；解決措施

1 前言

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國城市化率越來越高。各種摩天大樓及大型公共設(shè)施如雨后春筍般的出現(xiàn)。由于混凝土的經(jīng)濟、取材方便等特點使得混凝土成為建筑過程中絕對的主角?，F(xiàn)在很多人調(diào)侃道生活在城市里，就如同生活在鋼筋混凝土的叢林之中。這也反映出鋼筋混凝土在當(dāng)今社會中的重要性。混凝土結(jié)構(gòu)雖然優(yōu)點很多，但也存在一個很要命的問題—混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題。由于前些年我國建筑業(yè)普遍不太重視耐久性問題，導(dǎo)致我國在這方面的發(fā)展遠遠落后于西方發(fā)達國家。我們?yōu)榇艘哺冻隽顺林氐拇鷥r?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性問題往大了說關(guān)系到國家經(jīng)濟發(fā)展往小了說關(guān)系到我們每個人的生活。因此解決混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題意義重大。

2 影響耐久性的因素、機理及其解決措施

2.1 鋼筋的銹蝕

普通混凝土構(gòu)件帶裂縫工作是普遍存在的現(xiàn)象，當(dāng)裂縫或空隙中有充足的O2和H2O時，鋼筋會發(fā)生銹蝕，鋼筋銹蝕會引起體積膨脹導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生縱向裂縫甚至保護層脫落。同時，鋼筋的有效工作面積減小且鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載力大大下降。因此，鋼筋銹蝕的后果很危險。作用機理：鋼筋的銹蝕是電化學(xué)反應(yīng)，在陽極Fe失電子變成Fe2+；在陰極H2O和O2發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-，在同一環(huán)境中，F(xiàn)e2+與OH-反應(yīng)生成Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH）2在的O2作用下生成Fe2O3nH2O，即鐵銹。解決措施：①遏制電化學(xué)反應(yīng)②提高抗?jié)B性，減小水灰比③適當(dāng)提高混凝土保護層厚度④在鋼筋表面設(shè)置保護層；⑤混凝土表面涂保護層

2.2 混凝土的腐蝕

混凝土的腐蝕一般包括兩方面，混凝土的碳化和氯離子的侵蝕。機理：混凝土的碳化就是外部的CO2與混凝土內(nèi)部的堿反應(yīng)，使其PH值下降，進而鋼筋表面鈍化膜破壞最終造成鋼筋銹蝕；氯離子的侵蝕是在O2和H2O充足的條件下通過與Fe2+發(fā)生一系列反應(yīng)，最后生成鐵銹?？梢钥闯龌炷恋母g對混凝土的損害并不大其主要是對內(nèi)部鋼筋的傷害。所以此解決措施和鋼筋銹蝕的解決方法基本一樣。

2.3 凍融破壞

混凝土內(nèi)部不可避免的存在大量的毛細孔，當(dāng)毛細孔含水量較多時，混凝土結(jié)構(gòu)易發(fā)生凍融破壞。混凝土凍害機理：現(xiàn)在有兩種假說首先靜水壓力假說即孔中結(jié)冰的水或溶液體積膨脹壓迫未結(jié)冰的水或溶液遠離冰凍區(qū)，這就產(chǎn)生水壓力，當(dāng)水壓力超過混凝土的抗拉強度時混凝土破壞。第二，滲透壓假說即當(dāng)毛細孔中水或溶液凍結(jié)時，未凍結(jié)的水或溶液向其移動，產(chǎn)生滲透壓，最后導(dǎo)致混凝土開裂破壞。這兩種假說剛好相反，它們各自存在著不同的問題，目前仍在研討之中。解決措施：①在混凝土中摻入引氣劑或減水劑②嚴格控制水灰比，降低混凝土的滲透性，提高其密實性③注意混凝土的早期養(yǎng)護，提高混凝土的抗凍性能。

2.4 堿—骨料反應(yīng)

由于水泥水化的原因，混凝土內(nèi)部毛細孔中溶液呈堿性。當(dāng)混凝土中存在一些堿活性骨料，毛細孔中的堿性溶液就會與堿活性骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成凝膠體，可吸水膨脹。造成混凝土的損壞。堿活性骨料主要為硅酸類物質(zhì)，堿與硅酸反應(yīng)生成硅酸鹽凝膠，凝膠吸水膨脹導(dǎo)致混凝土破壞。堿溶液堿性越強凝膠吸水能力越強，膨脹越劇烈；也有研究認為是在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生水壓力導(dǎo)致混凝土的破壞。這兩種說法互為補充。解決措施①保持混凝土的干燥性，在無水條件下凝膠體不會發(fā)生吸水膨脹。②降低水灰比，提高抗?jié)B性。③使用含堿量較低的水泥，同時減少骨料中的活性物質(zhì)；

2.5 酸與堿對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕

當(dāng)酸性溶液侵入混凝土?xí)r，會與Ca（OH）2反應(yīng)，加速Ca2+的流失導(dǎo)致混凝土的強度降低；也會和C-S-H反應(yīng)生成硅膠，吸水膨脹造成混凝土的開裂；強酸可以與鋼筋直接發(fā)生反應(yīng)，造成鋼筋的損傷；酸溶液中的CO32-和SO42-對混凝土的侵蝕尤為嚴重；堿溶液對混凝土結(jié)構(gòu)一般不產(chǎn)生損害，但當(dāng)堿溶液達到一定濃度時會發(fā)生堿骨料反應(yīng)和結(jié)晶侵蝕；解決措施：①無論是酸還是堿都離不開水，保持混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的干燥②提高混凝土的抗?jié)B性能③控制裂縫的寬度，降低反應(yīng)的效率；

3 結(jié)語

以上僅僅是對幾種常見的耐久性影響因素的分析，還有很多因素沒有談到比如鹽類的結(jié)晶、硫酸鹽的侵蝕....對于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題，我們無法從單一的角度去解決它。唯有思想上重視，設(shè)計中考慮全面，施工中認真負責(zé)，使用中合理得當(dāng)，混凝土結(jié)構(gòu)才能最大限度的發(fā)揮自身的潛力，為人類造福。任重而道遠，這需要我們每個人的參與付出。

參考文獻

[1]MINDESS S等.混凝土[M].吳科如，張雄，姚武，張東譯。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005